Maquinado o mecanizado: qué es, operaciones y herramientas
El maquinado, o mecanizado, es dar forma a una pieza quitándole material en forma de viruta con una herramienta de corte más dura que ella. Se hace en el torno, la fresadora, el taladro o el centro de maquinado, casi siempre CNC, y se controla con tres datos: velocidad de corte, avance y profundidad.
En esta guía
¿Qué es el maquinado?Corte, avance y profundidadLas operacionesLas máquinasMaquinado CNCEl material de la piezaEl material de la herramientaCómo elegir la herramientaTolerancia y acabadoPreguntasDónde está en el catálogo¿Qué es el maquinado?
Maquinar es cortar: un filo entra en el material y lo separa en virutas hasta que la pieza queda con la forma, la medida y el acabado del plano. En México se dice maquinado; en España y en buena parte de Sudamérica, mecanizado; en inglés, machining. Es el mismo proceso.
Se distingue de los procesos que dan forma sin quitar viruta, como la fundición, la forja, el troquelado o el laminado, y de los que quitan material sin un filo, como la electroerosión, el láser o el chorro de agua. El rectificado y el honeado también quitan material, pero con abrasivo en lugar de filo.
Casi siempre la pieza llega fundida, forjada o en barra, y el maquinado la termina: deja los diámetros, las caras planas, los barrenos y las roscas a la medida que pide el ensamble. Esta guía trata el corte con filo, que es el de la herramienta que distribuimos.
Cómo se quita el material: corte, avance y profundidad
En todo maquinado hay dos movimientos: el de corte, que hace pasar el filo por el material, y el de avance, que lo lleva a material nuevo. En el torno gira la pieza; en la fresadora, el taladro y el centro de maquinado, gira la herramienta.
Tres datos controlan la pasada:
- Velocidad de corte (vc), en m/min: qué tan rápido pasa el filo por el material. La da el fabricante para cada grado y cada material.
- Avance (f), en mm por vuelta, o por diente (fz) en el fresado: cuánto material nuevo toma el filo.
- Profundidad de corte (ap), en mm: qué tan hondo entra el filo.
Las revoluciones salen de la velocidad de corte y del diámetro: n = 1000 × vc ÷ (π × D). A 200 m/min sobre una barra de Ø50 mm, n = 200 × 1000 ÷ (π × 50) = 1,273 rpm.
Vea también: velocidad de corte y fórmulas de maquinado.
Las operaciones de maquinado
Cada operación tiene su máquina, su herramienta y su guía. Éstas son las que más se hacen en la industria metalmecánica:
| Operación | Qué hace | Máquina | Herramienta | Guía |
|---|---|---|---|---|
| Torneado | La pieza gira y un inserto le quita material del diámetro o de la cara | Torno | Inserto y portainserto | Torneado |
| Cilindrado | Baja el diámetro exterior a lo largo del eje | Torno | Inserto CNMG, DCMT o similar | Cilindrado |
| Refrentado (careado en torno) | Deja plana la cara del extremo | Torno | Inserto y portainserto | Refrentado |
| Ranurado y tronzado | Abre ranuras o corta la pieza de la barra | Torno | Inserto angosto en hoja o portainserto | Ranurado y tronzado |
| Moleteado | Marca un rayado en el diámetro para dar agarre | Torno | Moleteador | Moleteado |
| Fresado | La herramienta gira y la pieza avanza contra ella | Fresadora o centro de maquinado | Fresa enteriza o de insertos | Fresado |
| Careado (planeado) | Deja plana una cara grande | Centro de maquinado | Fresa de careado | Careado |
| Escuadra, ranuras y cavidades | Hombros a 90°, ranuras y bolsillos | Centro de maquinado | Fresa de escuadra o end mill | Fresado en escuadra, fresado de ranuras y fresado de cavidades |
| Barrenado (taladrado) | Abre un agujero cilíndrico | Taladro, torno o centro de maquinado | Broca | Barrenado y taladrado |
| Avellanado | Hace el asiento cónico de la cabeza del tornillo o rompe la orilla | Taladro o centro de maquinado | Avellanador | Avellanado y abocardado |
| Escariado (rimado) | Deja un barreno a medida exacta, como H7 | Taladro, torno o centro de maquinado | Rima | Escariado |
| Mandrinado (boreado) | Agranda un barreno y corrige su posición | Torno o centro de maquinado | Barra o cabezal de boreado | Mandrinado |
| Roscado | Hace los filetes de una rosca | Torno, centro de maquinado o a mano | Machuelo, fresa de roscar o inserto | Roscado |
| Rebabeo y bruñido | Quita la rebaba; alisa sin quitar material | Taladro, torno o centro de maquinado | Rebabeador y bruñidor | Rebabeo y desbarbado y bruñido |
Las máquinas: torno, fresadora y centro de maquinado
- Torno: la pieza gira en el chuck y la herramienta va fija en la torreta. Hace diámetros, caras, ranuras, conos y roscas.
- Fresadora y centro de maquinado: la herramienta gira en el husillo y la mesa mueve la pieza. Hacen caras planas, hombros, ranuras, cavidades, barrenos y roscas. El centro de maquinado es una fresadora CNC con cambiador automático de herramienta; los hay verticales, horizontales y de 5 ejes.
- Taladro: hace barrenos y, con un accesorio, machuelea.
- Torno con herramienta viva: un torno CNC que además fresa y barrena con la pieza detenida.
Vea también: máquinas herramienta y herramienta viva.
Maquinado CNC
En el maquinado CNC (control numérico por computadora) la máquina sigue un programa: los códigos G mueven los ejes y los códigos M encienden el husillo, el refrigerante o el cambio de herramienta. El corte es el mismo que en una máquina manual; lo que cambia es que la trayectoria, las revoluciones y el avance se repiten igual en cada pieza.
Por eso en CNC la herramienta se elige y se ajusta una vez, con los datos del fabricante, y después se corrige mirando la viruta, el desgaste y la medida de las primeras piezas. Algunas funciones sólo se aprovechan en CNC:
- la velocidad de corte constante en el torno, con un tope de revoluciones;
- la interpolación helicoidal, para fresar roscas y barrenos grandes;
- el machueleado rígido sincronizado.
Vea también: códigos G y M.
El material de la pieza: los seis grupos ISO
La herramienta y los datos de corte dependen sobre todo del material que se maquina. La norma ISO 513 lo divide en seis grupos, cada uno con su color:
| Grupo | Material | Qué lo hace difícil | Datos de arranque |
|---|---|---|---|
| P · azul | Acero al carbono y aleado | La viruta larga | Acero |
| M · amarillo | Acero inoxidable | Se endurece al cortarlo y se pega al filo | Acero inoxidable |
| K · rojo | Fundición gris y nodular | Viruta corta y abrasiva | Fundición |
| N · verde | Aluminio, cobre, latón y bronce | Se pega al filo y forma filo recrecido | Aluminio |
| S · café (naranja en varios catálogos) | Superaleaciones e Inconel, y titanio | El calor se queda en el filo | Superaleaciones |
| H · gris | Acero templado | La dureza, de unos 45 a 65 HRC | Acero templado |
Vea también: ISO 513.
El material de la herramienta
La herramienta tiene que ser más dura que la pieza y aguantar el calor del corte.
| Material | Para qué se usa | Enlace |
|---|---|---|
| Acero rápido (HSS) | Tenaz y barato. Para velocidades bajas, máquinas poco rígidas y herramienta especial | — |
| Carburo de tungsteno, casi siempre recubierto | El material de la mayoría de los insertos, brocas y fresas de hoy. Corta varias veces más rápido que el HSS | Brocas de carburo sólido |
| Cermet | Acabados finos en acero | — |
| Cerámica | Fundición y superaleaciones a velocidad alta | Insertos de cerámica |
| CBN | Acero templado y fundición dura | Insertos de CBN |
| PCD (diamante policristalino) | Aluminio, cobre y materiales compuestos; no sirve para acero | Routers de PCD |
Vea también: materiales de herramienta.
Cómo elegir la herramienta, en orden
- La operación: tornear, fresar, barrenar o roscar define la familia de herramienta. Vea las herramientas de corte.
- El material de la pieza: el grupo ISO define el grado y la geometría del filo.
- La máquina y la sujeción: el cono del husillo, la potencia y la rigidez limitan el tamaño de la herramienta y los datos de corte. Vea conos y portaherramientas y sujeción de la pieza.
- La forma de la pieza: el alcance, el voladizo y el acceso.
- Los datos de arranque del fabricante: después se corrigen mirando la viruta, el desgaste y la medida. Vea viruta, desgaste de herramienta y vibración.
Tolerancia y acabado: lo que pide el plano
El plano pide dos cosas que el maquinado tiene que cumplir:
- La medida, con su tolerancia. Se expresa en calidades ISO, como H7 en un barreno o g6 en un eje. La forma y la posición llevan tolerancias geométricas.
- El acabado superficial. Se mide en Ra, en micras. Como referencia, un torneado de acabado deja de Ra 0.8 a 3.2 µm; una rima o un bruñido, menos.
Vea también: calidades ISO, tolerancias geométricas, acabado superficial e instrumentos de medición.
Preguntas frecuentes
¿Maquinado y mecanizado son lo mismo?
Sí. Maquinado es como se dice en México; mecanizado, en España y otros países. Los dos son quitar material con una herramienta de corte.
¿Qué es el maquinado CNC?
Es el maquinado en una máquina de control numérico. Un programa mueve los ejes, y la herramienta corta igual que en una máquina manual, pero repite la trayectoria y los datos en cada pieza.
¿Cuáles son los tipos de maquinado?
Por la máquina y el movimiento son tres: torneado, fresado y barrenado. De ellos salen el cilindrado, el refrentado, el ranurado, el roscado, el escariado, el mandrinado y el avellanado. Aparte están el maquinado con abrasivo, como el rectificado, y los procesos sin filo, como la electroerosión.
¿Cómo se calculan las revoluciones?
Con n = 1000 × vc ÷ (π × D), donde D es el diámetro de la pieza en el torno o el de la herramienta en la fresadora. Vea velocidad de corte.